JP2006186512A

JP2006186512A - Imaging apparatus

Info

Publication number: JP2006186512A
Application number: JP2004376032A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kumagai; 裕典熊谷; Hideo Torii; 秀雄鳥井; Hiroshi Hirasawa; 拓平澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP4492343B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color imaging apparatus for carrying out pseudo high resolution processing through a pixel shift method that optimizes a shift quantity depending on each wavelength band. <P>SOLUTION: The imaging apparatus includes: a plurality of optical systems; imaging elements each having a plurality of imaging regions in a one-to-one correspondence to a plurality of the optical systems; color filters arranged on respective optical axes of a plurality of the optical systems and transmitting light with different wavelength bands from each other; transparent members of a parallel flat plate shape arranged on the respective optical axes of a plurality of the optical systems; a tilt means for changing a tilt angle of the transparent members with respect to the optical axes, wherein the transparent members or tilt angle change amounts of the transparent member arranged on the same optical axes of the color filters are different from each other depending on the transparent wavelength bands of the color filters. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画素ずらしにより、カラー撮像装置の解像度を擬似的に向上させる技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for artificially improving the resolution of a color imaging device by shifting pixels.

現在、撮像素子の解像度を向上させる手法として、「画素ずらし」と呼ばれる技術が知られている。 Currently, a technique called “pixel shifting” is known as a technique for improving the resolution of an image sensor.

図８は、画素ずらしを用いた高解像度化の概念説明図である。図８（ａ）に示すように、撮像素子には光を電気信号に変換する光電変換部８０１ａ（以下、光電変換部）と、転送電極などの、光を電気信号に変換することができない無効部分８０１ｂ（以下、無効部分）が存在し、この光電変換部と無効部分を一体として１画素としている。また一般的に、撮像素子の画素はある一定のピッチで規則正しく形成されている。 FIG. 8 is a conceptual explanatory diagram of high resolution using pixel shifting. As shown in FIG. 8A, the image sensor has a photoelectric conversion unit 801a (hereinafter referred to as a photoelectric conversion unit) that converts light into an electric signal and a transfer electrode that cannot convert light into an electric signal. A portion 801b (hereinafter referred to as an invalid portion) exists, and the photoelectric conversion portion and the invalid portion are integrated into one pixel. In general, the pixels of the image sensor are regularly formed at a certain pitch.

ここでまず、図８（ａ）に示す撮像素子の位置で撮影を行なう。次に、各画素に対して、光電変換部を無効部分に移動させるように、例えば水平方向に１／２ピッチ撮像素子を移動させ撮影を行なう（図８（ｂ））。その後、撮像素子の移動量を考慮の上、これら２枚の撮影画像を電気的に画像合成処理する（図８（ｃ））。 First, photographing is performed at the position of the image sensor shown in FIG. Next, for each pixel, for example, the ½ pitch imaging device is moved in the horizontal direction so as to move the photoelectric conversion unit to the invalid portion, and photographing is performed (FIG. 8B). After that, considering the amount of movement of the image sensor, these two captured images are electrically combined (FIG. 8C).

この方法により、本来信号としてとり得ることのできなかった無効部分を含め、図８（ｃ）に示すように、実際のセル数と比較して２倍の光電変換部を有する、すなわち２倍の画素数の撮像素子を用いて撮影した事と等価な解像度を有する画像を得ることができる。 As shown in FIG. 8 (c), this method includes twice as many photoelectric conversion units as the actual number of cells, including the ineffective portion that could not be taken as a signal. It is possible to obtain an image having a resolution equivalent to that captured using an image sensor having the number of pixels.

以上に述べたように、撮像素子に入射する光線と撮像素子との相対的な位置関係を、例えば１／２画素ずらし、それぞれの位置で撮影した画像を合成することで相対的に高解像度化された画像を得ることができる。この高解像度化の方法は一般的に「画素ずらし」と呼ばれる。なお、例示したように水平方向にずらした場合に限らず、垂直方向、斜め方向にずらした場合にも同様な効果が得られる。また、１／２画素ずらす場合に限らず、無効部分を補完するようにずらすことにより効果が得られる。また、画素ずらしの回数を増やすことにより、さらなる高解像度化が可能となる。 As described above, the relative positional relationship between the light beam incident on the image sensor and the image sensor is shifted by, for example, 1/2 pixel, and a relatively high resolution is achieved by combining the images captured at the respective positions. Images can be obtained. This high resolution method is generally called “pixel shifting”. Note that, as illustrated, the same effect can be obtained not only in the case of shifting in the horizontal direction but also in the case of shifting in the vertical direction and the diagonal direction. Further, the effect is obtained not only in the case of shifting by 1/2 pixel but also by shifting so as to complement the invalid portion. Further, the resolution can be further increased by increasing the number of pixel shifts.

上述した例では、撮像素子と入射光線の相対的な位置関係を、撮像素子を直接ずらすことにより変化させたが、別の方法として、平行平板を用いた方法が考案されている。平行平板を用いて画素ずらしを行なう原理について図９を用いて簡単に説明する。 In the above-described example, the relative positional relationship between the image sensor and the incident light beam is changed by directly shifting the image sensor, but another method using a parallel plate has been devised. The principle of pixel shifting using a parallel plate will be briefly described with reference to FIG.

図９において平行平板９０１が破線で示す第１の位置９０１ａにあるとする。光路ＡＢの光が点Ｂで平行平板９０１ａに垂直に入射した場合、光は平行平板内では光路ＢＣ、さらに平行平板外では光路ＣＤに沿って直進する。 In FIG. 9, it is assumed that the parallel flat plate 901 is at a first position 901a indicated by a broken line. When light on the optical path AB enters the parallel plate 901a perpendicularly at the point B, the light travels straight along the optical path BC within the parallel plate and further along the optical path CD outside the parallel plate.

次に、平行平板が角度θだけ傾斜して実線で示す第２の位置９０１ｂとなるとき、平行平板内では角度θ１の屈折が発生して、光は光路ＥＦに沿って進み、さらに平行平板外では、光路ＣＤと平行な光路ＦＧに沿って進む。 Next, when the parallel plate is inclined by the angle θ to reach the second position 901b indicated by the solid line, refraction of the angle θ1 occurs in the parallel plate, and the light travels along the optical path EF, and further outside the parallel plate. Then, it advances along the optical path FG parallel to the optical path CD.

ここで、空気中の屈折率を等価的に１とし、平行平板の屈折率をｎ、平行平板の厚さをｔとすると、光路ずれ量ｄは（数１）で表すことができる。 Here, assuming that the refractive index in air is equivalently 1, the refractive index of the parallel plate is n, and the thickness of the parallel plate is t, the optical path deviation d can be expressed by (Equation 1).

なお、上述の説明では平行平板に垂直に入射する光について説明したが、（数１）は、平行平板に対する光の入射角度に係わらず成立し、同一方向に同じずれ量ｄだけずれる。 In the above description, the light perpendicularly incident on the parallel plate has been described. However, (Equation 1) holds regardless of the incident angle of the light with respect to the parallel plate, and is shifted by the same shift amount d in the same direction.

以上に説明したように、平行平板を傾斜させることにより、光線を平行に移動させることができ、もって撮像素子と光線との相対的な位置関係を所定量ずらすことができる。この方法を用いれば、平行平板の厚さｔ、屈折率ｎ、傾斜角度θを制御することで画素ずらしを行なうことができる。 As described above, by tilting the parallel plate, the light beam can be moved in parallel, and the relative positional relationship between the image sensor and the light beam can be shifted by a predetermined amount. If this method is used, pixel shift can be performed by controlling the thickness t, refractive index n, and inclination angle θ of the parallel plate.

このような平行平板を用いた画素ずらしを行なう撮像装置の従来例としては、例えば、特許文献１に示されているものがある。 As a conventional example of an image pickup apparatus that performs pixel shifting using such a parallel plate, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.

特許文献１における発明では、３板式の撮像素子において平板状の透光板を用いた画素ずらしを行なっている。特許文献１における実施の形態の概略図を図１０に示す。 In the invention in Patent Document 1, pixel shifting is performed using a flat light-transmitting plate in a three-plate image sensor. FIG. 10 shows a schematic diagram of the embodiment in Patent Document 1. In FIG.

レンズ１００１を通った光が、ガラス板１００２を通ってダイクロイックプリズム１００３で分光された後、撮像素子１００４、１００５、１００６に入射する。その際、ガラス板を所定の角度で傾斜させると、光軸がｄだけずれる。このずれ量ｄはダイクロイックプリズムを通った後も保たれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの撮像素子１００６、１００５、１００４に元の光線よりｄだけずれた光線が入射することになる。これをもって画素ずらしを行なっている。
特開平６−２６１２３６号公報 The light that has passed through the lens 1001 passes through the glass plate 1002 and is split by the dichroic prism 1003, and then enters the image sensors 1004, 1005, and 1006. At that time, if the glass plate is inclined at a predetermined angle, the optical axis is shifted by d. This deviation d is maintained even after passing through the dichroic prism, and light rays shifted by d from the original light rays are incident on the red (R), green (G), and blue (B) image sensors 1006, 1005, and 1004, respectively. Will do. With this, pixel shifting is performed.
JP-A-6-261236

ところで、カラー用撮像素子では、図１１に示すようなベイヤー配列と呼ばれるものが主に使用されている。 By the way, as the color image sensor, what is called a Bayer array as shown in FIG. 11 is mainly used.

ここで、先述の平行平板を用いた方法で、全体の画素をずらすことを考える。 Here, it is considered that the entire pixels are shifted by the method using the parallel plate described above.

図１１に示すように、撮像素子上では一定間隔のピッチで光電変換部が形成されており、正しく画素ずらしを行なうためには、そのずれ量をそれぞれの波長成分、すなわち色成分に対して揃える必要がある。 As shown in FIG. 11, photoelectric conversion units are formed on the image sensor at a constant interval. In order to perform pixel shift correctly, the shift amount is aligned with each wavelength component, that is, color component. There is a need.

しかしながら、前記従来の構成では、平行平板の分散（屈折率の波長依存性）については何ら考慮されていなかった。 However, in the conventional configuration, no consideration is given to the dispersion of the parallel plates (the wavelength dependence of the refractive index).

即ち、平行平板に用いる材料には分散が存在するため、同じ材料を用い、同じ傾斜角度で光線をずらした際、波長すなわちＲ、Ｇ、Ｂなどの色によって厳密には図１２に示すように光線のずれ量が異なる。このことは、（数１）において、光の波長によって屈折率ｎが変化した際、ずれ量ｄが異なることから明らかである。 That is, since there is dispersion in the material used for the parallel plate, when the same material is used and the light rays are shifted at the same inclination angle, strictly as shown in FIG. 12, depending on the wavelength, that is, the colors such as R, G, and B. The amount of deviation of the rays is different. This is apparent from the fact that, in (Equation 1), when the refractive index n changes depending on the wavelength of light, the shift amount d differs.

このため、画素ずらしを行なう際、異なる色成分の間でずれ量ｄが異なり、この状態で画像合成を行なうと色むらなどが生じていた。 For this reason, when performing pixel shift, the shift amount d differs between different color components, and when image synthesis is performed in this state, color unevenness or the like has occurred.

なお、このことはベイヤー配列の撮像素子に限らない。特許文献１に示したような３板式の撮像装置においても、単一の平行平板を用いていれば、平行平板の屈折率の波長依存性により、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの撮像素子においてずれ量ｄが厳密には異なり、色むらが存在してしまっていた。 This is not limited to the Bayer array image sensor. Even in a three-plate type imaging apparatus as shown in Patent Document 1, if a single parallel plate is used, the amount of shift in each of the R, G, and B image sensors is due to the wavelength dependence of the refractive index of the parallel plate. d was strictly different and color unevenness was present.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、平行平板を用いた画素ずらしにおいて、各波長域に応じてずらし量を独立して調整でき、精度良く画素ずらしによる高解像度化を行なえる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and in pixel shifting using a parallel plate, the amount of shifting can be independently adjusted according to each wavelength region, and high resolution can be achieved by pixel shifting with high accuracy. An object is to provide an apparatus.

上記従来の課題を解決するために、本発明の撮像装置は、複数の光学系と、前記複数の光学系に１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子と、前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置され、互いに異なる波長域の光を透過する色フィルタと、前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置された平行平板状の透明部材と、前記透明部材の前記光軸に対する傾斜角度を変化させる傾斜手段とを有し、前記色フィルタと同じ光軸上に配置された前記透明部材または前記透明部材の傾斜角度変化量が、前記色フィルタの透過波長域に応じて互いに異なる。 In order to solve the above-described conventional problems, an imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of optical systems, an imaging element having a plurality of imaging regions corresponding to the plurality of optical systems, and the plurality of optical systems. A color filter that is disposed on each optical axis and transmits light in different wavelength ranges, a parallel plate-shaped transparent member that is disposed on each optical axis of the plurality of optical systems, and An inclination means for changing an inclination angle with respect to the optical axis, and the transparent member disposed on the same optical axis as the color filter or an inclination angle change amount of the transparent member is in a transmission wavelength range of the color filter. Different from each other.

本構成によって、各波長域に応じてずらし量を独立して調整でき、精度良く画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。特に、波長域に係わらず同じ量だけ被写体像を画素ずらしされるように調整した場合には、簡単な構成で色にじみのない高精細画像を得ることが可能となる。 With this configuration, the shift amount can be independently adjusted according to each wavelength region, and high resolution can be achieved by pixel shift with high accuracy. In particular, when the subject image is adjusted so as to be shifted by the same amount regardless of the wavelength range, it is possible to obtain a high-definition image having no color blur with a simple configuration.

本発明の撮像装置において、前記透明部材は前記複数の光学系に１対１に対応する複数の透明部材からなり、前記複数の透明部材の傾斜角度変化量が異なることが好ましい。これにより、それぞれの透明部材を独立に傾斜させることができ、同じ透明部材を用いてもずれ量の制御を行なうことができる。 In the imaging apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the transparent member includes a plurality of transparent members corresponding to the plurality of optical systems on a one-to-one basis, and the amount of change in inclination angle of the plurality of transparent members is different. Thereby, each transparent member can be inclined independently, and even if the same transparent member is used, deviation | shift amount can be controlled.

また、前記透明部材の厚みが異なることが好ましい。これにより、同じ材料の透明部材および同じ角度で傾斜する傾斜手段を用いても、あらかじめ厚みを所定の値に加工しておくことで、簡単にずれ量の制御を行なうことができる。 Moreover, it is preferable that the thickness of the said transparent member differs. Thereby, even if it uses the transparent member of the same material, and the inclination means which inclines at the same angle, the deviation | shift amount can be easily controlled by processing thickness into a predetermined value beforehand.

また、前記透明部材の屈折率が異なることが好ましい。これにより、同じ厚みの透明部材および同じ角度で傾斜する傾斜手段を用いても、あらかじめ透明部材の屈折率を所定の値に制御しておくことで、簡単にずれ量の制御を行なうことができる。 Moreover, it is preferable that the refractive index of the said transparent member differs. As a result, even if a transparent member having the same thickness and a tilting means that tilts at the same angle are used, the deviation amount can be easily controlled by controlling the refractive index of the transparent member to a predetermined value in advance. .

また、前記透明部材は一体物であることが好ましい。これにより、透明部材を傾斜させる際に一体的に傾斜させることができるため、傾斜手段が簡略化できる。 Moreover, it is preferable that the said transparent member is an integral object. Thereby, since it can incline integrally when inclining a transparent member, an inclination means can be simplified.

また、前記透明部材は無色透明であることが好ましい。これにより、透明部材を用いることで、光の量が減衰することなく撮像素子上で結像することができる。なお、透明部材としては、赤外線フィルタなどを兼ねることも可能である。 The transparent member is preferably colorless and transparent. Thereby, by using a transparent member, it is possible to form an image on the image sensor without attenuating the amount of light. The transparent member can also serve as an infrared filter or the like.

また、前記透明部材は前記色フィルタを兼ねることが好ましい。例えば、透明部材としては色ガラス等を用いることが可能である。これにより、色フィルタが別途必要ではなくなるため、装置構成が簡略化できる。 Moreover, it is preferable that the transparent member also serves as the color filter. For example, colored glass or the like can be used as the transparent member. This eliminates the need for a separate color filter, thereby simplifying the apparatus configuration.

また、前記複数の光学系は４つの光学系からなり、その内２つの光学系の光軸上に配置された前記色フィルタは緑色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは赤色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは青色光を透過することが好ましい。これにより、フルカラーの撮像装置において効果的に画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。 The plurality of optical systems includes four optical systems, and the color filter disposed on the optical axis of two of the optical systems transmits green light, and the color disposed on one optical axis. Preferably, the filter transmits red light, and the color filter disposed on one optical axis transmits blue light. This makes it possible to effectively increase the resolution by shifting pixels in a full-color imaging device.

なお、色フィルタの位置としては、光学系よりも被写体側、光学系と透明部材との間、透明部材と撮像素子との間のいずれに配置しても同様の効果が得られる。また、光学系や撮像素子と一体化して形成されていても同様な効果が得られる。 The same effect can be obtained when the color filter is disposed on the object side of the optical system, between the optical system and the transparent member, or between the transparent member and the image sensor. Further, the same effect can be obtained even if it is formed integrally with an optical system or an image sensor.

本発明の撮像装置によれば、透明部材または傾斜角度変化量が波長域に応じて互いに異なることにより、各波長域に応じてずらし量を調整でき、高精度に画素ずらしによる高解像度化を行なうことが可能となる。 According to the imaging apparatus of the present invention, since the transparent member or the change amount of the tilt angle is different depending on the wavelength range, the shift amount can be adjusted according to each wavelength range, and high resolution can be achieved by pixel shifting with high accuracy. It becomes possible.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
本実施の形態では、透明部材の厚さを変化させた場合について図１〜図３を用いて説明する。 (Embodiment 1)
In the present embodiment, the case where the thickness of the transparent member is changed will be described with reference to FIGS.

図１は、本実施の形態における撮像装置の構成斜視図である。図２はＹ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。図３は傾斜手段の構成概略図である。なお、図２では傾斜手段を省略している。 FIG. 1 is a configuration perspective view of an imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the configuration when pixel shifting is performed in the Y-axis direction. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the tilting means. In FIG. 2, the tilting means is omitted.

図１において、１０１は撮像素子であり、それぞれの画素は光電変換部および無効部分からなる。本実施の形態において撮像素子の画素ピッチは３μｍで形成されている。撮像素子は、波長λａに対応する領域１０１ａ、波長λｂに対応する領域１０１ｂ、波長λｃに対応する領域１０１ｃ、波長λｄに対応する領域１０１ｄに分割され、それぞれの領域で結像した画像を合成することにより複数の色を合成した画像を得ることができる。１０２は平行平板状の透明部材（以下、平行平板と記す）であり、１個の平行平板上に、波長λａに対応する厚さｔａの領域１０２ａ、波長λｂに対応する厚さｔｂの領域１０２ｂ、波長λｃに対応する厚さｔｃの領域１０２ｃ、波長λｄに対応する厚さｔｄの領域１０２ｄが一体となって形成されている。なお、平行平板１０２は、幅（図１中、Ｘ軸方向）１ｃｍ、高さ１ｃｍ（同Ｙ軸方向）、厚さ（同Ｚ軸方向）５００μｍの光学ガラスであるＢＫ７を用い、エッチングにより上記各領域を形成した。１０３は光学系としてのレンズである。本実施の形態では、色フィルタを兼ねたレンズを用い、波長λａ近傍の光を透過するレンズ１０３ａ、波長λｂ近傍の光を透過するレンズ１０３ｂ、波長λｃ近傍の光を透過するレンズ１０３ｃ、波長λｄ近傍の光を透過するレンズ１０３ｄからなる。また、それぞれのレンズの光軸は図１におけるＺ軸と一致しており、撮像素子１０１、平行平板１０２、レンズ１０３はそれぞれ図１においてＸＹ平面と平行に設置されている。 In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an image sensor, and each pixel includes a photoelectric conversion unit and an invalid portion. In the present embodiment, the pixel pitch of the image sensor is 3 μm. The imaging device is divided into a region 101a corresponding to the wavelength λa, a region 101b corresponding to the wavelength λb, a region 101c corresponding to the wavelength λc, and a region 101d corresponding to the wavelength λd, and synthesizes images formed in the respective regions. Thus, an image in which a plurality of colors are combined can be obtained. Reference numeral 102 denotes a parallel plate-like transparent member (hereinafter referred to as a parallel plate), and a region 102a having a thickness ta corresponding to the wavelength λa and a region 102b having a thickness tb corresponding to the wavelength λb on one parallel plate. A region 102c having a thickness tc corresponding to the wavelength λc and a region 102d having a thickness td corresponding to the wavelength λd are integrally formed. The parallel plate 102 is etched by using BK7, which is an optical glass having a width (X-axis direction in FIG. 1) of 1 cm, a height of 1 cm (same Y-axis direction), and a thickness (same Z-axis direction) of 500 μm. Each region was formed. Reference numeral 103 denotes a lens as an optical system. In this embodiment, a lens that also serves as a color filter is used, a lens 103a that transmits light near the wavelength λa, a lens 103b that transmits light near the wavelength λb, a lens 103c that transmits light near the wavelength λc, and a wavelength λd. The lens 103d transmits light in the vicinity. Further, the optical axis of each lens coincides with the Z axis in FIG. 1, and the image pickup device 101, the parallel plate 102, and the lens 103 are installed in parallel with the XY plane in FIG.

本実施の形態では、それぞれのレンズが透過する波長域の中心値は、λａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍである。すなわちレンズ１０３ａは赤色光、レンズ１０３ｂ、１０３ｃは緑色光、レンズ１０３ｄは青色光を透過する。 In the present embodiment, the center values of the wavelength ranges transmitted by the respective lenses are λa = 656.3 nm, λb = λc = 546.1 nm, and λd = 404.7 nm. That is, the lens 103a transmits red light, the lenses 103b and 103c transmit green light, and the lens 103d transmits blue light.

それぞれのレンズ１０３を透過した光は、平行平板１０２を通じて、撮像素子１０１上にそれぞれ結像される。そして、結像したそれぞれの波長域の画像を合成することによってフルカラーの画像を得ることができる。 The light transmitted through each lens 103 is imaged on the image sensor 101 through the parallel plate 102. A full-color image can be obtained by synthesizing the images in the respective wavelength regions that have been formed.

さて、画素ずらしにおいては、平行平板１０２を傾斜させることにより、撮像素子に入射する光線を所定量平行移動させることができる。概念図については、図２を参照されたい。 Now, in pixel shifting, by inclining the parallel plate 102, a light ray incident on the image sensor can be translated by a predetermined amount. Refer to FIG. 2 for a conceptual diagram.

本実施例では平行平板の傾斜手段として圧電装置を用いた。図３において、１０４は傾斜部材である。１０４ａは圧電素子、１０４ｂは平行平板を傾斜させる際の回転機構である。１０５は圧電素子の移動量を測定するセンサ、１０６は圧電素子の駆動回路である。センサ１０５を用いて圧電素子の移動量を測定し、駆動回路１０６を用いて適当な電圧をフィードバック印加することにより所定量だけ圧電素子１０４ａを変位させ、もって所定の角度だけ平行平板を傾斜させることができる。 In this embodiment, a piezoelectric device is used as the tilting means for the parallel plates. In FIG. 3, reference numeral 104 denotes an inclined member. 104a is a piezoelectric element, and 104b is a rotation mechanism for inclining a parallel plate. Reference numeral 105 denotes a sensor for measuring the amount of movement of the piezoelectric element, and reference numeral 106 denotes a drive circuit for the piezoelectric element. The amount of movement of the piezoelectric element is measured using the sensor 105, and an appropriate voltage is fed back using the drive circuit 106 to displace the piezoelectric element 104a by a predetermined amount, thereby tilting the parallel plate by a predetermined angle. Can do.

従来例として、平行平板の厚さおよび傾斜角度変化量を一定とした場合の、それぞれの波長における光線のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表１）に示す。なお、ＢＫ７を用いた平行平板１０２の屈折率は、一般に波長によって（表１）に示す値となることが知られている。 As a conventional example, when the thickness of the parallel plate and the change amount of the tilt angle are constant, the amount of deviation of the light beam at each wavelength is calculated using (Equation 1). The results are shown in (Table 1). In addition, it is known that the refractive index of the parallel plate 102 using BK7 generally has a value shown in (Table 1) depending on the wavelength.

（表１）に示したように、平行平板の分散を考慮せず、それぞれの波長域に対して同じ厚さで平行平板を形成して、同じ角度０．５°で傾斜させた場合、光線のずれ量の誤差は約３０ｎｍとなる。撮像素子の画素ピッチの１／２である１．５μｍずらす場合において、この３０ｎｍの誤差は約２％に相当する。このため、この誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。 As shown in (Table 1), when the parallel plate is formed with the same thickness with respect to each wavelength range and is inclined at the same angle of 0.5 ° without considering the dispersion of the parallel plate, the light beam The error of the shift amount is about 30 nm. When shifting by 1.5 μm, which is 1/2 of the pixel pitch of the image sensor, this 30 nm error corresponds to about 2%. For this reason, if pixel shift processing is performed without correcting this error, color unevenness or the like occurs.

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表２）に示すようにそれぞれの平行平板の厚さを変更した。平行平板の厚さを波長域に応じて変更することによって、分散により平行平板の屈折率ｎが変化しても、（表２）に示すようにそれぞれの平行平板でずらした光線のずれ量を補正することができた。傾斜角度変化後のずれ量の誤差は、上記従来例の約２％から約０．０７％にまで低減した。 In the present embodiment, in order to reduce the deviation error, the thickness of each parallel plate is changed as shown in (Table 2). Even if the refractive index n of the parallel plate changes due to dispersion by changing the thickness of the parallel plate according to the wavelength range, the amount of deviation of the light beam shifted by each parallel plate as shown in (Table 2) I was able to correct it. The deviation error after the change in the tilt angle was reduced from about 2% in the conventional example to about 0.07%.

このように平行平板の厚さを波長域に応じて変更することによって正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長に相当する画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。 In this way, by changing the thickness of the parallel plate according to the wavelength range, it is possible to shift the pixels correctly, and by further synthesizing images corresponding to the respective wavelengths, there is no color unevenness and a full color high A resolution image could be obtained.

なお、本実施の形態において、光学系の数を４つとして説明したが、本発明においては、光学系の数が２つ以上であれば、平行平板における分散を考慮した厚さの最適化を行なうことができるため効果がある。 In the present embodiment, the number of optical systems has been described as four. However, in the present invention, when the number of optical systems is two or more, the thickness is optimized in consideration of dispersion in parallel plates. It is effective because it can be performed.

また本実施の形態では、波長分離手段として色フィルタを兼ねたレンズを用いたが、レンズの前またはレンズと撮像素子の間にそれぞれの波長を扱うレンズの波長に合う色フィルタを施す場合でも同様な効果が得られる。 In this embodiment, a lens that also serves as a color filter is used as the wavelength separation unit. However, the same applies to the case where a color filter that matches the wavelength of the lens that handles each wavelength is provided in front of the lens or between the lens and the image sensor. Effects can be obtained.

また、本実施の形態においては、１枚の平行平板状のガラスを、エッチングにより４つの異なる厚さを有する領域として形成しているが、４枚の厚さの異なる平行平板状のガラスを張り合わせて一体として形成した場合でも同様の効果が得られる。また、異なる厚さを有する４つの平行平板状のガラスを用いた場合でも同様の効果が得られる。 In this embodiment, one parallel plate-like glass is formed as an area having four different thicknesses by etching. However, four parallel plate-like glasses having different thicknesses are bonded together. Even when formed integrally, the same effect can be obtained. The same effect can be obtained even when four parallel plate glasses having different thicknesses are used.

また、本実施例では平行平板状の透明部材としてガラスを用いているが、ガラス以外にも、例えば透明なプラスチックなどを用いることで同様な効果が得られる。 In this embodiment, glass is used as the parallel plate-like transparent member, but the same effect can be obtained by using, for example, transparent plastic other than glass.

また、本実施の形態においては撮像素子を１個用い、それぞれのレンズが結像する領域を撮像素子内で分割して結像を行なっているが、それぞれのレンズに対応する特定の色成分のみを扱う複数の撮像素子を用いてもよい。 Further, in this embodiment, one image sensor is used, and the region where each lens forms an image is divided and formed in the image sensor, but only specific color components corresponding to each lens are formed. A plurality of image sensors that handle the above may be used.

また、平行平板の傾斜手段として圧電素子を用いているが、所定量の角度を精度よく傾斜させる機構であれば、どのような機構を用いても何ら問題はない。例えば、電磁石を用いたアクチュエータを用いることができる。また、形状記憶合金を用いることで、所定の移動量だけ平行平板を傾斜させることもできる。 Further, although the piezoelectric element is used as the means for inclining the parallel plate, there is no problem even if any mechanism is used as long as it is a mechanism capable of accurately inclining a predetermined amount of angle. For example, an actuator using an electromagnet can be used. Further, by using a shape memory alloy, the parallel plate can be inclined by a predetermined amount of movement.

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させＹ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を本実施の形態と直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。 In this embodiment, the parallel plate is inclined in the uniaxial direction to achieve high resolution in the Y direction. However, by inclining the parallel plate in the direction orthogonal to the present embodiment, the X direction It is possible to increase the resolution. Further, by combining these two parallel plates, it is possible to shift pixels in two directions, the X direction and the Y direction, and an image with higher resolution can be obtained.

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように平行平板の厚みを調整したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、波長域ごとに各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の厚みをそれぞれ個別に調整することも可能である。 In this embodiment, the thickness of the parallel plate is adjusted so that the shift amount on the imaging region matches according to the wavelength region. However, when an imaging element having a different pixel pitch or characteristic is used for each wavelength region. For example, the thickness of each parallel plate can be individually adjusted so that the shift amount is suitable for each imaging device for each wavelength range.

（実施の形態２）
本実施の形態では、透明部材の屈折率を変化させた場合について図４、図５を用いて説明する。なお、前述の実施の形態１と同様な構成については詳細な説明を省略する。 (Embodiment 2)
In the present embodiment, the case where the refractive index of the transparent member is changed will be described with reference to FIGS. Detailed description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図４は、本発明の実施の形態２における撮像装置の構成斜視図である。図５は、Ｙ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。なお、図４、図５では傾斜手段を省略している。 FIG. 4 is a configuration perspective view of the imaging apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of the configuration when the pixel shift is performed in the Y-axis direction. 4 and 5, the tilting means is omitted.

図４において、４０１は撮像素子であり、画素ピッチが２μｍである以外は実施の形態１と同様のものを用いた。４０２は透明部材である着色された平行平板であり、波長λａに対応する屈折率ｎａの平行平板４０２ａ、波長λｂに対応する屈折率ｎｂの平行平板４０２ｂ、波長λｃに対応する屈折率ｎｃの平行平板４０２ｃ、波長λｄに対応する屈折率ｎｄの平行平板４０２ｄからなる４つの平行平板を用いた。また、各平行平板は、幅（図４、Ｘ軸方向）２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ（同Ｙ軸方向）であり、それぞれ上記した各波長を中心値とする波長域の光を透過するように着色した光学ガラスを用いた。４０３はレンズであり、レンズ４０３ａ、レンズ４０３ｂ、レンズ４０３ｃ、レンズ４０３ｄからなる。レンズ４０３は、色フィルタを具備していない点で実施の形態１とは異なるが、その他の点においては同様のものを用いた。なお、本実施の形態では、平行平板を４つ用いているため、傾斜手段はそれぞれの平行平板に対し１組、計４組用いたが、構成、原理などについては実施の形態１と同様のものを用いた。 In FIG. 4, reference numeral 401 denotes an image sensor, which is the same as that in Embodiment 1 except that the pixel pitch is 2 μm. Reference numeral 402 denotes a colored parallel plate, which is a transparent member, a parallel plate 402a having a refractive index na corresponding to the wavelength λa, a parallel plate 402b having a refractive index nb corresponding to the wavelength λb, and a parallel having a refractive index nc corresponding to the wavelength λc. Four parallel flat plates comprising a flat plate 402c and parallel flat plates 402d having a refractive index nd corresponding to the wavelength λd were used. Each parallel plate has a width (FIG. 4, X-axis direction) of 250 mm and a height of 250 mm (Y-axis direction), and is colored so as to transmit light in a wavelength region centered on each wavelength described above. Optical glass was used. A lens 403 includes a lens 403a, a lens 403b, a lens 403c, and a lens 403d. The lens 403 is different from the first embodiment in that it does not include a color filter, but the same lens is used in other points. In this embodiment, since four parallel plates are used, one set of tilting means is used for each parallel plate, for a total of four sets. However, the configuration, principle, and the like are the same as those of the first embodiment. A thing was used.

ここで、平行平板４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄを透過する波長域の中心値は、それぞれλａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍとした。 Here, the center values of the wavelength ranges transmitted through the parallel flat plates 402a, 402b, 402c, and 402d were λa = 656.3 nm, λb = λc = 546.1 nm, and λd = 404.7 nm, respectively.

従来例として、平行平板４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄの材料として、同じ屈折率１．５１４３で厚さ（図４、Ｚ軸方向）３４０μｍの光学ガラスＢＫ７を用い、圧電素子を用いて平行平板を０．５°傾斜変化させた場合について、それぞれの波長における光のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表３）に示す。なお、平行平板を０．５°傾斜させるのに必要な圧電素子の移動量は、２５０ｍｍ×ｔａｎ０．５°＝２１．８μｍである。 As a conventional example, optical glass BK7 having the same refractive index of 1.5143 and a thickness (FIG. 4, Z-axis direction) of 340 μm is used as the material of the parallel plates 402a, 402b, 402c, and 402d, and the parallel plates are formed using piezoelectric elements. With respect to the case where the inclination is changed by 0.5 °, the shift amount of light at each wavelength was calculated using (Equation 1). The results are shown in (Table 3). The amount of movement of the piezoelectric element necessary for inclining the parallel plate by 0.5 ° is 250 mm × tan 0.5 ° = 21.8 μm.

（表３）に示したように、平行平板の分散を考慮せず、それぞれの波長域に対して同じ屈折率の材料ＢＫ７を用いて平行平板を形成した場合、光線のずれ量の誤差は約３０ｎｍ程度存在する。画素ずらしとして撮像素子の画素ピッチの１／２である１μｍずらす場合では、この３０ｎｍの誤差は約３％に相当する。このため、誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。 As shown in (Table 3), when the parallel plate is formed using the material BK7 having the same refractive index for each wavelength region without considering the dispersion of the parallel plate, the error of the amount of deviation of the light beam is about It exists about 30 nm. When the pixel is shifted by 1 μm, which is ½ of the pixel pitch of the image sensor, the error of 30 nm corresponds to about 3%. For this reason, if the pixel shifting process is performed without correcting the error, color unevenness or the like occurs.

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表４）に示すように、それぞれの平行平板の屈折率を波長域に応じて異ならせた。即ち、透明部材である平行平板の材料として、光学ガラスであるＳＫ５、ＬＦ５、ＢａＫ４を波長域に応じて組み合わせて用いた。具体的には、平行平板４０２ａとして赤色に着色したＳＫ５を、平行平板４０２ｂ、４０２ｃとして緑色に着色したＬＦ５を、平行平板４０２ｄとして青色に着色したＢａＫ４を用いた。なお、それぞれの平行平板の厚さ（図２、Ｚ軸方向）は３１１μｍと一定に揃えた。 In the present embodiment, in order to reduce the error of the shift amount, as shown in (Table 4), the refractive indexes of the respective parallel plates are made different depending on the wavelength region. That is, SK5, LF5, and BaK4, which are optical glasses, were used in combination according to the wavelength range as the material for the parallel flat plate that is a transparent member. Specifically, SK5 colored red as the parallel plate 402a, LF5 colored green as the parallel plates 402b and 402c, and BaK4 colored blue as the parallel plates 402d were used. In addition, the thickness (FIG. 2, Z-axis direction) of each parallel plate was made uniform with 311 micrometers.

（表４）に示すように、それぞれの波長域に対して平行平板の材料を変更し、屈折率を異ならせることによって、平行平板でずらした光線のずれ量を補正することができた。即ち、平行平板の傾斜角度変化後のずれ量の誤差は、上記従来例の約３％から約０．２％にまで低減した。 As shown in (Table 4), by changing the material of the parallel plate for each wavelength region and changing the refractive index, it was possible to correct the shift amount of the light beam shifted by the parallel plate. That is, the deviation error after the change in the inclination angle of the parallel plate was reduced from about 3% in the conventional example to about 0.2%.

このように平行平板の屈折率を波長域に応じて異ならせることによって正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長域の画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。 In this way, it is possible to shift pixels correctly by changing the refractive index of the parallel plate according to the wavelength range, and by further synthesizing the images in each wavelength range, full color high resolution without color unevenness I was able to get an image.

なお、本実施の形態においては、屈折率を異ならせるために異なる屈折率を有するガラス材料を用いたが、この方法に限らない。例えば、同一の光学ガラスからなる平行平板の表面に、異なる屈折率を有する色フィルタを所定の厚さで形成したものでも同様の効果が得られる。 In the present embodiment, glass materials having different refractive indexes are used in order to make the refractive indexes different. However, the present invention is not limited to this method. For example, the same effect can be obtained even when color filters having different refractive indexes are formed with a predetermined thickness on the surface of parallel plates made of the same optical glass.

また、本実施の形態においては光学系を４つとしたが、光学系の数は２つ以上であれば、平行平板における分散を考慮した厚さの最適化を行なうことができるため効果がある。 In this embodiment, the number of optical systems is four. However, if the number of optical systems is two or more, the thickness can be optimized in consideration of the dispersion in the parallel plate, which is effective.

また、本実施の形態においては、撮像素子を１個用い、それぞれの光学系が結像する領域を分割して撮像を行なっているが、それぞれの光学系に対応する複数の撮像素子を用いてもよい。 In this embodiment, one image sensor is used to divide a region where each optical system forms an image, but a plurality of image sensors corresponding to each optical system are used. Also good.

また、平行平板の傾斜手段として圧電素子を用いたが、所定量の角度を精度よく傾斜させる機構であれば、どのような機構を用いてもよい。例えば、電磁石を用いたアクチュエータを用いることができる。また、形状記憶合金を用いることで、所定の移動量だけ平行平板を傾斜させることもできる。 Further, although the piezoelectric element is used as the means for inclining the parallel plate, any mechanism may be used as long as it is a mechanism for accurately inclining a predetermined amount of angle. For example, an actuator using an electromagnet can be used. Further, by using a shape memory alloy, the parallel plate can be inclined by a predetermined amount of movement.

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させ、Ｙ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。 In this embodiment, the parallel plate is inclined in the uniaxial direction to achieve high resolution in the Y direction. However, the resolution is increased in the X direction by inclining the parallel plate in the orthogonal direction. Is possible. Further, by combining these two parallel plates, it is possible to shift pixels in two directions, the X direction and the Y direction, and an image with higher resolution can be obtained.

また、本実施の形態では、各光学系に１対１に対応する４つの平行平板を用い、傾斜手段により、それぞれ個別に傾斜角度を変化させる構成としたが、これら４つの平行平板を一体化し、一体的に傾斜角度を変化させる構成としてもよい。 In this embodiment, four parallel plates corresponding to each optical system are used in a one-to-one manner, and the inclination angle is individually changed by the inclination means. However, these four parallel plates are integrated. The tilt angle may be changed integrally.

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように平行平板の屈折率を設定したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、波長域ごとに各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の屈折率をそれぞれ個別に設定することも可能である。 Further, in this embodiment, the refractive index of the parallel plate is set so that the shift amount on the imaging region matches according to the wavelength region, but an imaging device having a different pixel pitch, characteristics, etc. is used for each wavelength region. In some cases, the refractive index of each parallel plate can be individually set so that the shift amount is suitable for each imaging device for each wavelength range.

（実施の形態３）
本実施の形態では、透明部材の傾斜角度を変化させた場合について図６、図７を用いて説明する。なお、前述の実施の形態１、２と同様な構成については詳細な説明を省略する。 (Embodiment 3)
In the present embodiment, the case where the tilt angle of the transparent member is changed will be described with reference to FIGS. Detailed description of the same configurations as those of the first and second embodiments will be omitted.

図６は、本発明の実施の形態３における撮像装置の構成斜視図である。図７はＹ軸方向に画素ずらしを行なった際の構成断面図である。なお、図６、図７では傾斜手段を省略している。 FIG. 6 is a configuration perspective view of the imaging apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7 is a sectional view of the configuration when the pixel shift is performed in the Y-axis direction. In FIGS. 6 and 7, the tilting means is omitted.

図６において、６０１は撮像素子であり、それぞれの光学系により被写体像が結像される領域に、色フィルタ６０４（６０４ａ〜６０４ｄ）が形成されている。また、画素ピッチは１．５μｍのものを用いた。６０２は平行平板であり、６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄの４つからなる。また、６０３は光学系としてのレンズであり、実施の形態２と同様なものを用いた。 In FIG. 6, reference numeral 601 denotes an image sensor, and color filters 604 (604a to 604d) are formed in regions where subject images are formed by the respective optical systems. A pixel pitch of 1.5 μm was used. Reference numeral 602 denotes a parallel plate, which includes four parts 602a, 602b, 602c, and 602d. Reference numeral 603 denotes a lens as an optical system, which is the same as that in the second embodiment.

本実施の形態では、平行平板を４つ用いているため、傾斜手段はそれぞれの平行平板に対し１組、計４組用いた。傾斜手段の構成、原理などについては実施の形態１と同様のものを用いた。 In this embodiment, since four parallel flat plates are used, one set of tilting means is used for each parallel flat plate, for a total of four sets. The configuration and principle of the tilting means are the same as those in the first embodiment.

透明部材としての平行平板６０２ａ〜６０２ｄは、幅（Ｘ軸方向）２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ（Ｙ軸方向）、厚さ（Ｚ軸方向）１７９μｍの光学ガラスであるＳＦＳ１を用いた。 SFS1, which is an optical glass having a width (X-axis direction) of 250 mm, a height of 250 mm (Y-axis direction), and a thickness (Z-axis direction) of 179 μm, was used for the parallel flat plates 602a to 602d as the transparent members.

ここで、それぞれの色フィルタが透過する波長域の中心値は、λａ＝６５６．３ｎｍ、λｂ＝λｃ＝５４６．１ｎｍ、λｄ＝４０４．７ｎｍとした。 Here, the center values of the wavelength ranges transmitted by the respective color filters were λa = 656.3 nm, λb = λc = 546.1 nm, and λd = 404.7 nm.

本実施の形態において、傾斜手段により、それぞれの透明部材を０．５°傾斜させる場合、傾斜手段である圧電素子を用いてＺ軸方向に移動させる移動量は、０．２５ｃｍ×ｔａｎ０．５°＝２１．８μｍとなる。 In the present embodiment, when each transparent member is inclined by 0.5 ° by the inclination means, the movement amount to be moved in the Z-axis direction using the piezoelectric element that is the inclination means is 0.25 cm × tan 0.5 °. = 21.8 μm.

従来例として、平行平板６０２ａ〜６０２ｄを同じ角度で傾斜させた場合の、それぞれの波長における光線のずれ量を（数１）を用いて計算した。結果を（表５）に示す。 As a conventional example, when the parallel flat plates 602a to 602d are inclined at the same angle, the amount of deviation of light rays at each wavelength is calculated using (Equation 1). The results are shown in (Table 5).

（表５）に示すように、分散を考慮していない場合、光線のずれ量の誤差は約４０ｎｍ程度存在する。画素ずらしとして、撮像素子の画素ピッチの１／２である０．７５μｍずらす場合において、４０ｎｍの誤差は約５．３％に相当する。このため、誤差を補正しないで画素ずらし処理を行なうと、色むらなどが発生してしまう。 As shown in (Table 5), when dispersion is not taken into consideration, there is an error in the amount of deviation of light of about 40 nm. In the case of shifting the pixel by 0.75 μm, which is ½ of the pixel pitch of the image sensor, the error of 40 nm corresponds to about 5.3%. For this reason, if the pixel shifting process is performed without correcting the error, color unevenness or the like occurs.

本実施の形態では、このずれ量の誤差を低減するために、（表６）に示すように、それぞれの平行平板の傾斜角度を波長域に応じて異ならせた。なお、それぞれの傾斜角度とするための圧電素子による平行平板の移動量は、平行平板のサイズを考慮すると（表６）に示すようになる。 In the present embodiment, in order to reduce the deviation error, as shown in Table 6, the inclination angles of the respective parallel plates are varied according to the wavelength range. Note that the amount of movement of the parallel plate by the piezoelectric element for each inclination angle is as shown in Table 6 in consideration of the size of the parallel plate.

（表６）に示すように、平行平板６０２ａ〜６０２ｄの傾斜角度を、それぞれの波長域に応じて異ならせることにより、それぞれの波長域に対する光線のずれ量をそろえることができる。本実施の形態では、傾斜角度変更後のずれ量の誤差は、上記従来例の約５．３％から約０．１％にまで低減した。 As shown in (Table 6), by varying the inclination angles of the parallel plates 602a to 602d according to the respective wavelength regions, the amount of deviation of the light beam with respect to each wavelength region can be made uniform. In the present embodiment, the deviation error after changing the tilt angle is reduced from about 5.3% in the conventional example to about 0.1%.

このように平行平板の傾斜角度を波長に応じて変更することによって、正しく画素ずらしを行なうことができ、それぞれの波長域の画像をさらに合成することによって、色むらなどのない、フルカラーの高解像度画像を得ることができた。 By changing the tilt angle of the parallel plate according to the wavelength in this way, it is possible to shift the pixels correctly, and by further synthesizing the images in each wavelength range, full color high resolution without color unevenness etc. I was able to get an image.

なお、本実施の形態において、光学系の数を４つとしたが、光学系の数は、２つ以上であれば平行平板における分散を考慮した傾斜角度の最適化を行なうことができるため効果がある。 In this embodiment, the number of optical systems is four. However, if the number of optical systems is two or more, the tilt angle can be optimized in consideration of the dispersion in the parallel plate. is there.

また、本実施の形態においては、１軸方向に平行平板を傾斜させＹ方向における高解像度化を実現しているが、平行平板を直交する方向に傾斜させることにより、Ｘ方向に高解像度化することが可能である。また、これらの平行平板を２枚組み合わせることにより、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に画素ずらしを行なうことが可能となり、さらに高解像度化された画像を得ることができる。 In this embodiment, the parallel plate is inclined in the uniaxial direction to achieve high resolution in the Y direction. However, by increasing the parallel plate in the orthogonal direction, the resolution is increased in the X direction. It is possible. Further, by combining these two parallel plates, it is possible to shift pixels in two directions, the X direction and the Y direction, and an image with higher resolution can be obtained.

また、本実施の形態では、波長域に応じて撮像領域上におけるずらし量を一致させるように各平行平板の傾斜角度を調整したが、波長域ごとに画素ピッチや特性などの異なる撮像素子を用いた場合などにおいては、各波長域に応じて各撮像素子に適合したずらし量になるように、各平行平板の傾斜角度をそれぞれ個別に調整することも可能である。 In the present embodiment, the inclination angle of each parallel plate is adjusted so that the shift amount on the imaging region matches in accordance with the wavelength region. However, an imaging element having a different pixel pitch or characteristic is used for each wavelength region. In such a case, it is possible to individually adjust the inclination angle of each parallel plate so as to obtain a shift amount suitable for each imaging device in accordance with each wavelength region.

本発明は、デジタルカメラやカメラ付携帯電話などに用いるカラー撮像装置として有用である。 The present invention is useful as a color imaging device used for a digital camera, a camera-equipped mobile phone, and the like.

本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成斜視図1 is a configuration perspective view of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成断面図1 is a cross-sectional view of a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の傾斜手段の構成概略図1 is a schematic configuration diagram of a tilting unit of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置の構成斜視図Configuration perspective view of an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置の構成断面図Sectional drawing of composition of an imaging device concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態３にかかる撮像装置の構成斜視図Configuration perspective view of an imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態３にかかる撮像装置の構成断面図Sectional drawing of composition of an imaging device concerning Embodiment 3 of the present invention. 画素ずらしを用いた高解像度化の概念説明図Conceptual diagram of high resolution using pixel shift 平行平板を用いた画素ずらしの原理を示す図Diagram showing the principle of pixel shifting using a parallel plate 従来の撮像装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional imaging device ベイヤー配列の撮像素子を示す図The figure which shows the image sensor of Bayer arrangement 平行平板を用いた画素ずらし量のずれを示す図The figure which shows the shift | offset | difference of the pixel shift amount using a parallel plate

符号の説明Explanation of symbols

１０１４０１，６０１撮像素子
１０２，４０２，６０２平行平板
１０３，４０３，６０３レンズ
１０４圧電装置
１０４ａ圧電素子
１０４ｂ回転機構
１０５センサ
１０６駆動回路
８０１ａ光電変換部
８０１ｂ無効部分
９０１ａ第１の傾斜位置における平行平板
９０１ｂ第２の傾斜位置における平行平板
１００１レンズ
１００２ガラス板
１００３ダイクロイックプリズム
１００４青色を処理する撮像素子
１００５緑色を処理する撮像素子
１００６赤色を処理する撮像素子
１１０１赤色の波長領域を処理する光電変換部
１１０２緑色の波長領域を処理する光電変換部
１１０３青色の波長領域を処理する光電変換部
１１０４無効部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 401,601 Image pick-up element 102,402,602 Parallel plate 103,403,603 Lens 104 Piezoelectric device 104a Piezoelectric element 104b Rotating mechanism 105 Sensor 106 Drive circuit 801a Photoelectric conversion part 801b Invalid part 901a Parallel plate 901b in 1st inclination position Parallel plate at the second inclined position 1001 Lens 1002 Glass plate 1003 Dichroic prism 1004 Image sensor for processing blue 1005 Image sensor for processing green 1006 Image sensor for processing red 1101 Photoelectric converter 1102 for processing red wavelength region 1102 Green Photoelectric conversion unit 1103 that processes the wavelength region of the photoelectric conversion unit 1104 that processes the blue wavelength region

Claims

複数の光学系と、
前記複数の光学系に１対１に対応する複数の撮像領域を有する撮像素子と、
前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置され、互いに異なる波長域の光を透過する色フィルタと、
前記複数の光学系のそれぞれの光軸上に配置された平行平板状の透明部材と、
前記透明部材の前記光軸に対する傾斜角度を変化させる傾斜手段と、を有し、
前記色フィルタと同じ光軸上に配置された前記透明部材または前記透明部材の傾斜角度変化量が、前記色フィルタの透過波長域に応じて互いに異なる撮像装置。 Multiple optical systems;
An imaging device having a plurality of imaging areas corresponding to the plurality of optical systems on a one-to-one basis;
A color filter disposed on each optical axis of the plurality of optical systems and transmitting light in different wavelength ranges;
A parallel plate-shaped transparent member disposed on the optical axis of each of the plurality of optical systems;
Tilting means for changing the tilt angle of the transparent member with respect to the optical axis,
An imaging apparatus in which the transparent member disposed on the same optical axis as the color filter or a change amount of an inclination angle of the transparent member is different from each other according to a transmission wavelength range of the color filter.

前記透明部材は前記複数の光学系に１対１に対応する複数の透明部材からなり、
前記複数の透明部材の傾斜角度変化量が異なる請求項１に記載の撮像装置。 The transparent member is composed of a plurality of transparent members corresponding to the plurality of optical systems on a one-to-one basis,
The imaging device according to claim 1, wherein the amount of change in inclination angle of the plurality of transparent members is different.

前記透明部材の厚みが異なる請求項１に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the transparent members have different thicknesses.

前記透明部材の屈折率が異なる請求項１に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the transparent members have different refractive indexes.

前記透明部材は一体物である請求項３または４に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 3, wherein the transparent member is an integral object.

前記透明部材は無色透明である請求項１に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the transparent member is colorless and transparent.

前記透明部材は前記色フィルタを兼ねる請求項１に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the transparent member also serves as the color filter.

前記複数の光学系は４つの光学系からなり、その内２つの光学系の光軸上に配置された前記色フィルタは緑色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは赤色光を透過し、１つの光軸上に配置された前記色フィルタは青色光を透過する請求項１に記載の撮像装置。 The plurality of optical systems includes four optical systems, and the color filter disposed on the optical axis of two of the optical systems transmits green light, and the color filter disposed on one optical axis is The imaging device according to claim 1, wherein the color filter that transmits red light and the color filter disposed on one optical axis transmits blue light.